一种电机及其应用的制作方法

本发明涉及电机，尤其是涉及一种电机及其应用。

背景技术：

1、现阶段空调压缩机基本采用变频电机，变频电机一般采用永磁电机，永磁电机转子的励磁方式是由磁铁励磁。电机用永磁体大多是稀土磁铁，常用的稀土元素包括镨、钕等重稀土元素，由于这些稀土元素储量较少，其价格逐渐增长，进一步的稀土磁铁材料价格和电机成本直线上升。

2、为解决上述成本问题和稀土资源浪费问题，传统技术中的一种解决方式是将稀土磁铁中的镨、钕等元素替换为价格更为便宜，储量更丰富的铈元素。这种方法虽然可缓解成本压力，但是如此会显著影响磁铁的剩磁和矫顽力，其中矫顽力直接表现是抗退磁能力，当磁铁尺寸相同，搭载相同电机时，矫顽力低的磁铁，转子抗退磁能力差，转子失磁更明显且失磁风险更高。进一步的，会导致电机和关联产品失效，直接影响产品的使用寿命，破坏用户使用体验。

3、此外，随着永磁电机的功率密度越来越高，转子磁铁的抗退磁能力减弱。当磁铁发生不可逆退磁，会影响电机及压缩机的运行性能及可靠性，从而严重影响产品的使用寿命。

4、综上，在保证电机可靠运行的前提下，降低磁铁和电机的成本迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电机，能够在保证所述电机整体性能的基础上，降低成本。

2、本发明还提供了包括上述电机的压缩机。

3、本发明还提供了包括上述压缩机的温度调节设备。

4、根据本发明第一方面的实施例，提出了一种电机，所述电机包括转子和包围所述转子的定子；

5、所述转子包括铁芯和设于所述铁芯上的永磁体；

6、所述电机的气隙宽度为δ；所述转子中磁极的极数为2p；

7、所述永磁体中含有质量百分数为x％的铈；x％的取值范围为3～10％；

8、所述永磁体的厚度为h；每个磁极中所述永磁体的宽度之和为w；

9、并且：

10、x≤23*h-25      (1)；

11、1+δ≤h≤1.4+δ     (2)；

12、2.5*x+15≤2p*h*w/5≤4*x+37  (3)；

13、其中，h、w、和δ的单位均为mm。

14、根据本发明实施例的控制方法，至少具有如下有益效果：

15、采用稀土磁铁的电机中，若其他条件保持不变，永磁体中铈(ce)含量(替代钕和镨等重稀土的比例)与永磁体剩磁、内禀矫顽力呈反相关；电机的气隙宽度、极数和电机的抗退磁能力呈正相关；当剩磁和内禀矫顽力相同的条件下，永磁体的厚度和长度越大，电机整体的效率和抗退磁会提升。

16、同时，气隙宽度越宽电机的运行稳定性相关；气隙宽度、永磁体的厚度和长度与电机的最终尺寸相关；转子极数同时影响电机的最终尺寸和其结构复杂程度。

17、发明人经过大量的实验研究和分析，通过统计厚度、宽度、转子极数和气隙宽度等数据，并研究永磁体中ce的含量变化和电机性能之间的关系，发现x、h、w等参数满足式(1)～(3)的关系时，可以在保证电机性能的基础上，降低电机的成本。也就是说，本发明通过约束永磁体中铈含量、厚度、宽度、转子极数和气隙宽度等参数之间的相对关系，并限定永磁体中ce的含量，获得了尺寸满足使用要求，能效和可靠性等性能满足使用要求，以及成本尽可能低的电机。平衡了电机性能和成本之间的矛盾关系。进一步的在降低成本的同时，确保了和上述电机关联的产品能够在长时间内可靠性运行，延长产品的使用寿命。

18、根据本发明的一些优选的实施例，所述x％的取值范围为3％～6％。

19、根据本发明的一些进一步优选的实施例，所述x％的取值范围为3％～5％。

20、根据本发明的一些实施例，所述永磁体中的铈均匀分布。

21、根据本发明的一些实施例，所述永磁体中的铈呈梯度分布。

22、由于铈的含量与所得电机的抗退磁性能呈现反向关关系，限定铈的含量在上述范围内，可在降低成本的基础上，保证所得电机的效率和抗退磁性能。

23、根据本发明的一些实施例，所述定子上设有定子槽。

24、根据本发明的一些实施例，所述定子上，所述定子槽的个数≥12。

25、所述定子槽个数跟所述电机的整体设计相关，虽然12个定子槽对应转子的8个磁极是现阶段较为优选的技术，但实际上定子槽的个数可根据所述电机的实际设计进行调整。

26、根据本发明的一些实施例，所述电机的气隙宽度δ的取值范围为0.3～0.8mm；即所述定子和所述转子之间的最小间隙为0.3～0.8mm。

27、根据本发明的一些优选的实施例，所述电机的气隙宽度δ的取值范围为0.4～0.6mm。

28、根据本发明的一些优选的实施例，所述电机的气隙宽度为δ＝0.5mm。

29、根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为2p≥6。

30、根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为2p≥8。

31、根据本发明的一些实施例，所述转子的极数为2p≤12。

32、优选地，所述转子的极数为6、8、10或12。

33、当所述转子的极数在上述范围内时，即便所述永磁体中掺杂了铈，也不会影响电机的效率、抗退磁性和寿命等。

34、根据本发明的一些实施例，所述永磁体的厚度h的取值范围为1.3～2.2mm。

35、根据本发明的一些优选的实施例，所述永磁体的厚度h的取值范围为1.5～1.8mm。

36、根据本发明的一些优选的实施例，所述永磁体的厚度h的取值范围约为1.6mm，或1.7mm。

37、根据本发明的一些实施例，每个磁极中，所述永磁体的宽度之和为15～22mm。

38、根据本发明的一些优选的实施例，每个磁极中，所述永磁体的宽度之和为16～19mm。

39、根据本发明的一些实施例，每个磁极中，所述永磁体的宽度之和约为16.4mm，或18.8mm。

40、由此，上述厚度、宽度之和与所述永磁体中的铈含量相互匹配，可有效调整所述电机的尺寸的抗退磁性能，确保所述电机的寿命和效率。

41、根据本发明的一些实施例，所述电机中，所述永磁体的剩磁为1.25～1.35t；

42、优选地，所述永磁体的剩磁约为1.33t。

43、根据本发明的一些实施例，所述永磁体的内禀矫顽力≥1700ka/m。

44、根据本发明的一些优选的实施例，所述永磁体的内禀矫顽力在1710～1750ka/m之间。

45、根据本发明的一些实施例，所述永磁体在所述铁芯上的排列方式为“一字型”。

46、当所述永磁体为“一字型”排列时，每一个所述永磁体为一个磁极；由此，每一个所述永磁体的宽度即为w。

47、根据本发明的一些实施例，所述永磁体在所述铁芯上的排列方式为“v字型”。

48、其中，每一个“v字型”由两个永磁体组成，“v字型”的开口可以朝向转子铁芯的轴线，也可以朝向转子铁芯的外侧，对此该技术方案中不做硬性限定。

49、通过将同组中的两个永磁体形成“v字型”分布，一方面可以在所述转子中形成混合式磁路结构。混合式磁路结构可以提升所述转子的稳态性能和动态性能，有助于提升所述电机的功率密度和过载能力，并且混合式磁路有利于实现弱磁扩速。另一方面有利于提升永磁体在转子铁芯周向方向上的覆盖面积，进而实现提升所述电机性能的技术效果。

50、当所述永磁体的排列方式为“v字型”时，每一个“v字型”为一个磁极，即两个永磁体形成一个磁极；由此，形成“v字型”的两个永磁体的宽度之和为w；进一步优选地，每一个永磁体的宽度为w/2。

51、因此，当所述转子的极数2p值一定时，“v字型”排列所需永磁体的数目是“一字型”排列所需永磁体数目的两倍。

52、根据本发明的一些实施例，所述铁芯上设有与所述永磁体相匹配的磁铁槽。

53、“一字型”和“v字型”为本领域常用的永磁体排列方式，本发明通过参数的控制，使所得的技术方案能适应上述两种排列方式的电机，适用范围广，更利于商业推广。

54、根据本发明的一些实施例，所述磁铁槽为“一字型”。

55、根据本发明的一些实施例，所述磁铁槽为“v字型”。

56、由此，所述磁铁槽可容纳所述永磁体，并对所述永磁体起到限位作用。进一步的，可更好的发挥所述永磁体的励磁作用。

57、根据本发明的一些实施例，所述电机还包括磁隔桥；

58、优选地，所述磁隔桥设于所述永磁体宽度方向的两端。由此能起到隔磁作用，具体能够有效降低转子组件内部磁路错乱以及漏磁问题出现的可能性。进而实现优化电机组件结构，提升其实用性和可靠性的技术效果。

59、根据本发明的一些实施例，所述电机在1800rps条件下的效率≥90％。

60、根据本发明的一些优选的实施例，所述电机在1800rps条件下的效率≥90.1％。例如具体可以是约90.2％。

61、根据本发明的一些实施例，所述电机在3600rps条件下的效率≥92％。

62、根据本发明的一些优选的实施例，所述电机在3600rps条件下的效率≥92.3％。例如具体可以是约92.5％。

63、根据本发明的一些实施例，所述电机在130℃/24a下的退磁率≤3％。

64、根据本发明的一些优选的实施例，所述电机在130℃/24a下的退磁率在2～2.9％之间。

65、根据本发明的一些优选的实施例，所述电机在130℃/24a下的退磁率约为2.23％、2.86％或2.78％。

66、根据本发明第二方面的实施例，提出了一种压缩机，所述压缩机包括所述电机。

67、由于所述压缩机采用了上述实施例的电机的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的电机技术方案所带来的所有有益效果。

68、根据本发明第三方面的实施例，提出了一种温度调节设备，所述温度调节设备包括所述的压缩机。

69、由于所述温度调节设备采用了上述实施例的压缩机的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的压缩机技术方案所带来的所有有益效果。

70、根据本发明的一些实施例，所述温度调节设备包括冰箱和空调中的至少一种。

71、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。